(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体ヘリウムを貯留するヘリウム槽と、
前記ヘリウム槽内に収納されて前記液体ヘリウムに浸漬される超電導コイルと、
前記ヘリウム槽を収納する真空容器と、
前記真空容器に着脱自在に固定され、先端部が前記ヘリウム槽内に位置する冷凍機と、
前記ヘリウム槽内に位置し、前記超電導コイルに接触して熱的に接続され、かつ、前記冷凍機の前記先端部と接触可能な接触部を有する伝熱部材とを備える超電導マグネットの冷却方法であって、
前記冷凍機は、前記先端部と前記伝熱部材の前記接触部とが接触する長さを有する長尺冷凍機と、前記先端部と前記伝熱部材の前記接触部とが非接触となる長さを有する短尺冷凍機とを含み、
前記真空容器に前記長尺冷凍機を装着して、該長尺冷凍機の前記先端部を前記伝熱部材の前記接触部に接触させることにより、前記伝熱部材を通じて前記長尺冷凍機と前記超電導コイルとを熱的に接続して前記超電導コイルを極低温まで冷却する工程と、
前記冷却する工程後に、前記真空容器に前記短尺冷凍機を装着して、前記ヘリウム槽内に位置する全ての前記冷凍機の前記先端部を前記伝熱部材の前記接触部に対して非接触にする工程と、
前記非接触にする工程後に、前記ヘリウム槽内に前記液体ヘリウムを注入し、前記ヘリウム槽内において気化したヘリウムを前記短尺冷凍機によって冷却して再び液化することによって前記液体ヘリウムによる前記超電導コイルの冷却を継続し、前記超電導コイルの温度を極低温で維持する工程とを備える、超電導マグネットの冷却方法。
【請求項２】
前記冷却する工程において、前記非接触にする工程において用いる前記短尺冷凍機より冷凍能力の大きい前記長尺冷凍機を用いる、請求項１に記載の超電導マグネットの冷却方法。
【請求項３】
前記伝熱部材の前記接触部は、前記冷凍機の前記先端部と嵌合可能な形状を有し、
前記冷凍機は、前記先端部の表面に取り付けられた伸展部材をさらに有し、
前記冷却する工程において、前記伸展部材は、前記伝熱部材の前記接触部と前記冷凍機の前記先端部とが嵌合する際に伸展し、該接触部と該先端部との間を埋める、請求項１または２に記載の超電導マグネットの冷却方法。
【請求項４】
内部に液体ヘリウムを貯留するヘリウム槽と、
前記ヘリウム槽内に収納されて前記液体ヘリウムに浸漬される超電導コイルと、
前記ヘリウム槽を収納する真空容器と、
前記真空容器の外部と前記ヘリウム槽の内部とを連通させるように、前記真空容器から前記ヘリウム槽にわたって設けられた筒状部と、
前記筒状部内に挿通されて前記真空容器に着脱自在に固定され、先端部が前記ヘリウム槽内に位置する冷凍機と、
前記ヘリウム槽内に位置し、前記超電導コイルに接触して熱的に接続された伝熱部材とを備え、
前記伝熱部材は、前記筒状部の下方に位置して前記冷凍機の前記先端部と接触可能な接触部を有し、
前記冷凍機は、前記先端部と前記伝熱部材の前記接触部とが接触する長さを有する長尺冷凍機と、前記先端部と前記伝熱部材の前記接触部とが非接触となる長さを有する短尺冷凍機とを含み、
前記超電導コイルを極低温まで冷却する間は、前記長尺冷凍機が前記筒状部内に挿通されて前記真空容器に装着されており、前記長尺冷凍機の前記先端部と前記伝熱部材の前記接触部とが接触して、前記伝熱部材を通じて前記長尺冷凍機と前記超電導コイルとが熱的に接続され、
前記超電導コイルが極低温に冷却されている間は、前記短尺冷凍機が前記筒状部内に挿通されて前記真空容器に装着されており、前記ヘリウム槽内に位置する全ての前記冷凍機の前記先端部と前記伝熱部材の前記接触部とが離間して、前記ヘリウム槽内において気化したヘリウムを前記短尺冷凍機によって冷却して再び液化することによって前記液体ヘリウムによる前記超電導コイルの冷却を継続し、前記超電導コイルの温度を極低温で維持する、超電導マグネット。
【請求項５】
前記伝熱部材の前記接触部は、前記冷凍機の前記先端部と嵌合可能な形状を有する、請求項４に記載の超電導マグネット。
【請求項６】
前記冷凍機は、前記先端部の表面に取り付けられた伸展部材をさらに有し、
前記伸展部材は、前記伝熱部材の前記接触部と前記冷凍機の前記先端部とが嵌合した状態において伸展し、該接触部と該先端部との間を埋める、請求項５に記載の超電導マグネット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導マグネットの冷却方法および超電導マグネットに関する。
【背景技術】
【０００２】
停電しても超電導コイルのクエンチが起こりにくい伝導冷却式超電導磁石装置の構成を開示した先行文献として、特開２００９−３２７５８号公報(特許文献１)がある。【０００３】
特許文献１に記載された伝導冷却式超電導磁石装置は、極低温用冷凍機と、冷媒の入った容器と、この冷媒に浸漬された超伝導コイルと、上記容器と極低温用冷凍機の両方に熱接触し、両者の間の熱伝導を行なわせる伝熱手段とを備える。【０００４】
伝導冷却式超電導磁石装置においては、極低温用冷凍機が稼動しているときには、容器と極低温用冷凍機の間の熱伝導を伝熱手段を介して行なって容器を冷却するようにしている。極低温用冷凍機の運転が停止したときには、伝熱手段に設けた遮断手段によって容器と極低温用冷凍機の間の熱伝導を遮断して、外界から伝熱手段を介して熱が容器に流入することにより冷媒が蒸発することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３２７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、超電導コイルと冷凍機の両方に熱接触し、両者の熱伝導を行なわせる伝熱手段、および、超電導コイルと冷凍機の間との熱伝導が遮断できるように、伝熱手段に設けた遮断手段が記載されているが、それらの具体的な構成は記載されていない。【０００７】
また、仮にヘリウム槽内に可動部材からなる伝熱スイッチを配置した場合、伝熱スイッチが氷結して動作しない恐れがあり、超電導コイルと冷凍機との間の熱伝導を安定して遮断することができない。【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、冷凍機の停止時において冷凍機を通じた熱侵入を安定して抑制できる、超電導マグネットの冷却方法および超電導マグネットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に基づく超電導マグネットの冷却方法は、内部に液体ヘリウムを貯留するヘリウム槽と、ヘリウム槽内に収納されて液体ヘリウムに浸漬される超電導コイルと、ヘリウム槽を収納する真空容器と、真空容器に着脱自在に固定され、先端部がヘリウム槽内に位置する冷凍機と、ヘリウム槽内に位置し、超電導コイルに接触して熱的に接続され、かつ、冷凍機の先端部と接触可能な接触部を有する伝熱部材とを備える超電導マグネットの冷却方法である。超電導マグネットの冷却方法は、冷凍機の先端部を伝熱部材の接触部に接触させることにより、伝熱部材を通じて冷凍機と超電導コイルとを熱的に接続して超電導コイルを極低温まで冷却する工程と、上記冷却する工程後に、冷凍機の先端部を伝熱部材の接触部に対して非接触にする工程と、上記非接触にする工程後に、ヘリウム槽内に液体ヘリウムを注入する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷凍機の停止時において冷凍機を通じた熱侵入を安定して抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る超電導マグネットにおいて、超電導コイルを極低温まで冷却する際の状態を示す断面図である。
【図２】図１の状態の冷凍機を拡大して示す断面図である。
【図３】同実施形態に係る超電導マグネットにおいて、冷凍機による超電導コイルの冷却を終えて液体ヘリウムを注入した状態を示す断面図である。
【図４】図３の状態の冷凍機を拡大して示す断面図である。
【図５】同実施形態に係る超電導マグネットの冷却方法を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る超電導マグネットにおいて、超電導コイルを極低温まで冷却する際の状態の冷凍機を拡大して示す断面図である。
【図７】同実施形態に係る超電導マグネットにおいて、冷凍機による超電導コイルの冷却を終えて液体ヘリウムを注入した状態の冷凍機を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態１に係る超電導マグネットの冷却方法および超電導マグネットについて図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１３】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る超電導マグネットにおいて、超電導コイルを極低温まで冷却する際の状態を示す断面図である。図２は、図１の状態の冷凍機を拡大して示す断面図である。なお、図１においては、伸展部材を図示していない。また、図２においては、伸展する前の伸展部材を図示している。
【００１４】
図３は、本実施形態に係る超電導マグネットにおいて、冷凍機による超電導コイルの冷却を終えて液体ヘリウムを注入した状態を示す断面図である。図４は、図３の状態の冷凍機を拡大して示す断面図である。
【００１５】
図１〜４に示すように、本発明の実施形態１に係る超電導マグネット１００は、内部に液体ヘリウム１３０を貯留するヘリウム槽１２０と、ヘリウム槽１２０内に収納されて液体ヘリウム１３０に浸漬される超電導コイル１１０と、ヘリウム槽１２０を収納する真空容器１５０とを備える。本実施形態においては、ヘリウム槽１２０と真空容器１５０との間に、熱シールド１４０が配置されている。
【００１６】
また、超電導マグネット１００は、真空容器１５０の外部とヘリウム槽１２０の内部とを連通させるように、真空容器１５０からヘリウム槽１２０にわたって設けられた筒状部１６０と、筒状部１６０内に挿通されて真空容器１５０に着脱自在に固定され、先端部がヘリウム槽１２０内に位置する冷凍機と、ヘリウム槽１２０内に位置し、超電導コイル１１０に接触して熱的に接続された伝熱部材１８０とを備える。伝熱部材１８０は、筒状部１６０の下方に位置して冷凍機の先端部と接触可能な接触部１８２を有する。
【００１７】
以下、超電導マグネット１００の各構成について詳細に説明する。
超電導コイル１１０は、ニオブチタン合金からなる超電導線からなり、ヘリウム槽１２０の内部の底面上にソレノイド状に巻き回されている。ただし、超電導線の材料は、ニオブチタン合金に限られず、たとえば、ニオブ錫合金でもよい。超電導マグネット１００は、複数の超電導コイル１１０を有する。超電導コイル１１０に図示しない外部電源から電流が流れることにより、磁場発生領域に矢印１０で示す向きの磁場が発生する。
【００１８】
ヘリウム槽１２０は、側面視において略円環状の外形を有してステンレス鋼から形成されている。ただし、ヘリウム槽１２０の材料は、ステンレス鋼に限られず、剛性の高い材料であればよい。
【００１９】
上記のように、ヘリウム槽１２０は、超電導コイル１１０の巻枠としての機能を有する。超電導コイル１１０には大きな電磁力が作用する。そのため、ヘリウム槽１２０は、超電導コイル１１０に作用する電磁力に抗して超電導コイル１１０を所定の位置に固定できるように、高い剛性を有する必要がある。
【００２０】
さらに、ヘリウム槽１２０の上部に、ヘリウム槽１２０内にヘリウムを供給するための配管１６１が接続されている。配管１６１の末端は、真空容器１５０の外側に位置している。配管１６１の末端に、配管１６１を開閉するためのバルブ１６２が設けられている。
【００２１】
熱シールド１４０は、側面視において略円環状の外形を有し、断面視においてヘリウム槽１２０の周りを囲んでいる。熱シールド１４０は、ヘリウム槽１２０に外部から熱輻射による熱が侵入することを抑制している。熱シールド１４０は、アルミニウムから形成されているが、熱シールド１４０の材料はこれに限られず、熱伝導率の高い材料であればよい。
【００２２】
真空容器１５０は、超電導コイル１１０、ヘリウム槽１２０および熱シールド１４０を収納している。真空容器１５０は、真空容器１５０の内部と外部とを真空断熱している。真空容器１５０は、側面視において略円環状の外形を有している。
【００２３】
上記のヘリウム槽１２０、熱シールド１４０および真空容器１５０によって、超電導コイル１１０への熱侵入を抑制する構造体であるクライオスタットが構成されている。本実施形態に係るクライオスタットにおいては、クライオスタットの内部温度が４Ｋである時のクライオスタット内への熱侵入量が０．６Ｗである。
【００２４】
上記のように、クライオスタットには、冷凍機を装着するための筒状部１６０が設けられている。筒状部１６０の上端は真空容器１５０の開口端と接続され、筒状部１６０の下端はヘリウム槽１２０の開口端に接続されている。
【００２５】
本実施形態に係る超電導マグネット１００は、筒状部１６０の下端の直下に接触部１８２を有する伝熱部材１８０を有する。伝熱部材１８０は、複数の超電導コイル１１０にそれぞれ接触して熱的に接続された複数の接続部１８１を含む。ただし、伝熱部材１８０と各超電導コイル１１０とは、絶縁紙を介して接しており、電気的には絶縁されている。伝熱部材１８０は、銅から形成されている。ただし、伝熱部材１８０の材料は、銅に限られず、熱伝導率の高い材料であればよい。
【００２６】
本実施形態においては、伝熱部材１８０の接触部１８２は、冷凍機の先端部と嵌合可能な形状を有する。具体的には、接触部１８２は、冷凍機の先端部の外形より僅かに大きな形状の凹部を有する。ただし、接触部１８２の形状は上記に限られず、冷凍機の先端部と接触可能であればよい。
【００２７】
本実施形態に係る冷凍機は、冷凍機本体１７０と、冷凍機本体１７０の先端に取り付けられた延設部材とを含む。冷凍機本体１７０は、ギフォード・マクマホン(ＧＭ)冷凍機である。冷凍機本体１７０の冷凍能力は、温度が４Ｋである時に１Ｗであり、クライオスタットへの熱侵入量(０．６Ｗ)に対して十分な冷凍能力を有している。ただし、冷凍機の種類は、ＧＭ冷凍機に限られず、たとえばパルス管冷凍機など他の冷凍機であってもよい。
【００２８】
冷凍機本体１７０は、２段の冷却ステージを有している。１段目の冷却ステージ１７１は、熱シールド１４０に接触している。２段目の冷却ステージ１７２は、延設部材と接続されている。２段目の冷却ステージ１７２および延設部材の各々は、略同一の直径を有する円柱状の外形を有している。延設部材は、銅から形成されているが、延設部材の材料はこれに限られず、熱伝導率の高い材料であればよい。
【００２９】
本実施形態においては、互いに長さの異なる２つの延設部材を選択的に用いる。具体的には、超電導コイル１１０を極低温まで冷却する際に図２に示す長尺の延設部材１９０を用い、冷凍機による超電導コイル１１０の冷却終了後に図４に示す短尺の延設部材１９２を用いる。
【００３０】
長尺の延設部材１９０の長さＬ1は、短尺の延設部材１９２の長さＬ2より長い。長尺の延設部材１９０はヒータ１９１を内蔵し、短尺の延設部材１９２はヒータ１９３を内蔵している。
【００３１】
図２，４に示すように、冷凍機を筒状部１６０内に装着した状態において、冷凍機本体１７０の先端は、ヘリウム槽１２０内に位置して、伝熱部材１８０の接触部１８２とは離間している。
【００３２】
図２に示すように、冷凍機本体１７０の先端に長尺の延設部材１９０が取り付けられて構成される長尺冷凍機は、その先端部と伝熱部材１８０の接触部１８２とが接触する長さを有する。
【００３３】
図４に示すように、冷凍機本体１７０の先端に短尺の延設部材１９２が取り付けられて構成される短尺冷凍機は、その先端部と伝熱部材１８０の接触部１８２とが非接触となる長さを有する。
【００３４】
本実施形態においては、冷凍機は、その先端部の表面に取り付けられた伸展部材１９９を有する。伸展部材１９９は、伝熱部材１８０の接触部１８２と冷凍機の先端部とが嵌合する際に伸展し、接触部１８２と先端部との間を埋める部材である。
【００３５】
本実施形態においては、伸展部材１９９は、インジウムから形成されたワイヤである。具体的には、インジウムのワイヤが、冷凍機の先端部になる延設部材１９０の端部に巻き付けられている。
【００３６】
ただし、伸展部材１９９の材料は、インジウムに限られず、鉛などの伸展性および熱伝導性の大きい材料であればよい。また、伸展部材１９９の形状は、ワイヤに限られず、シートであってもよい。
【００３７】
以下、上記の構成を有する超電導マグネット１００の冷却方法について説明する。超電導マグネット１００の冷却においては、超電導コイル１１０を常温から約４Ｋの極低温まで冷却する初期冷却と、初期冷却後に超電導コイル１１０の温度を極低温で維持するために超電導コイル１１０を冷却する定常冷却との２つの冷却状態がある。
【００３８】
図５は、本実施形態に係る超電導マグネットの冷却方法を示すフロー図である。図１，２，５に示すように、本実施形態に係る超電導マグネット１００の冷却方法においては、初期冷却において、冷凍機の先端部を伝熱部材１８０の接触部１８２に接触させることにより、伝熱部材１８０を通じて冷凍機と超電導コイル１１０とを熱的に接続して超電導コイル１１０を極低温まで冷却する(Ｓ１００)。
【００３９】
具体的には、図１，２に示すように、初期冷却においては、上記の長尺冷凍機を筒状部１６０に挿通して真空容器１５０に固定する。長尺冷凍機と真空容器１５０との間には、真空用のパッキン１６８が設けられている。真空用のパッキン１６８によって、外部からヘリウム槽１２０内への空気の流入が防止される。
【００４０】
長尺冷凍機の先端部と伝熱部材１８０の接触部１８２とが嵌合する際に、伸展部材１９９が長尺の延設部材１９０と接触部１８２との間で押しつぶされて伸展する。その結果、長尺冷凍機の先端部と伝熱部材１８０の接触部１８２との間は、伸展部材１９９によって埋められて熱的に密接する。
【００４１】
よって、冷凍機本体１７０の２段目の冷却ステージ１７２は、伝熱部材１８０および伸展部材１９９を通じて伝熱部材１８０と熱的に接続される。この状態で、真空容器１５０内を真空引きし、ヘリウム槽１２０内をヘリウムガスで充満させた後、冷凍機の運転を開始する。
【００４２】
冷凍機の先端部から伝熱部材１８０を通じて超電導コイル１１０が極低温まで冷却された段階で、初期冷却が完了する。初期冷却が完了した後、上記の定常冷却に移行する。定常冷却に移行する際には、まず、ヘリウム槽１２０内を１気圧のヘリウムガスで再度充満させた後、長尺冷凍機を真空容器１５０から取り外す。
【００４３】
次に、図３，４に示すように、長尺の延設部材１９０に換えて短尺の延設部材１９２を冷凍機本体１７０に取り付けて短尺冷凍機を構成する。その短尺冷凍機を筒状部１６０に挿通して真空容器１５０に固定する。このとき、真空用のパッキン１６８に換えて内圧用のパッキン１６９を、短尺冷凍機と真空容器１５０との間に配置する。内圧用のパッキン１６９によって、ヘリウム槽１２０内のヘリウムガスの外部への流出が防止される。
【００４４】
短尺冷凍機を真空容器１５０に固定した状態においては、短尺冷凍機の先端部と伝熱部材１８０の接触部１８２とは接触せずに離間している。このように、上記の初期冷却する工程(Ｓ１００)後に、冷凍機の先端部を伝熱部材１８０の接触部１８２に対して非接触にする(Ｓ１１０)。これにより、冷凍機と伝熱部材１８０との熱的な接続が切り離される。
【００４５】
その後、冷凍機の運転を再開し、バルブ１６２を開いて配管１６１からヘリウム槽１２０内に液体ヘリウム１３０を注入する(Ｓ１２０)。液体ヘリウム１３０は、図示しない液面計により計測されたヘリウム槽１２０内の液体ヘリウム１３０の貯留量が所定の量に達するまで注入される。液体ヘリウム１３０の注入完了後、バルブ１６２を閉じる。
【００４６】
このように定常冷却に移行した後、ヘリウム槽１２０内において気化したヘリウムは、冷凍機によって冷却されて再び液化する。その結果、液体ヘリウム１３０による超電導コイル１１０の冷却が継続され、超電導コイル１１０の温度は極低温で維持される。
【００４７】
なお、上記のように、定常冷却時において、クライオスタットへの熱侵入量が０．６Ｗであるのに対して、冷凍機の冷凍能力は１Ｗであり０．４Ｗだけ余っている。冷凍機の冷凍能力が余剰である状態が継続すると、ヘリウム槽１２０内のヘリウムガスの液化が必要以上に進行してヘリウム槽１２０内の圧力が１気圧より低くなる。この状態は、ヘリウム槽１２０内に外部から空気が侵入しやすくなるため好ましくない。よって、本実施形態においては、短尺の延設部材１９２のヒータ１９３に０．４Ｗの電力を投入することにより、ヘリウム槽１２０内の圧力を一定に維持する。
【００４８】
上記のように、本実施形態に係る超電導マグネット１００の冷却方法においては、液体ヘリウム１３０をヘリウム槽１２０内に注入する前に、冷凍機の先端部と伝熱部材１８０の接触部１８２とを非接触にしているため、仮に、定常冷却時に冷凍機が停止した場合においても、冷凍機を通じて超電導コイル１１０に熱が侵入することを安定して抑制できる。
【００４９】
以下、本発明の実施形態２に係る超電導マグネットの冷却方法および超電導マグネットについて説明する。なお、本実施形態に係る超電導マグネットは、冷凍機の構成のみ実施形態１に係る超電導マグネット１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００５０】
(実施形態２)
図６は、本発明の実施形態２に係る超電導マグネットにおいて、超電導コイルを極低温まで冷却する際の状態の冷凍機を拡大して示す断面図である。図７は、本実施形態に係る超電導マグネットにおいて、冷凍機による超電導コイルの冷却を終えて液体ヘリウムを注入した状態の冷凍機を拡大して示す断面図である。
【００５１】
本実施形態においては、延設部材を用いずに、互いに長さおよび冷凍能力の異なる２つの冷凍機本体を選択的に用いる。すなわち、冷凍機として、冷凍能力が後述する短尺冷凍機１７０ｂより大きい長尺冷凍機１７０ａと、短尺冷凍機１７０ｂとを選択的に用いる。
【００５２】
具体的には、超電導コイル１１０を極低温まで冷却する際に図６に示す長尺冷凍機１７０ａを用い、冷凍機による超電導コイル１１０の冷却終了後に図７に示す短尺冷凍機１７０ｂを用いる。
【００５３】
長尺冷凍機１７０ａは、１段目の冷却ステージ１７１ａおよび２段目の冷却ステージ１７２ａを有している。短尺冷凍機１７０ｂは、１段目の冷却ステージ１７１ｂおよび２段目の冷却ステージ１７２ｂを有している。
【００５４】
長尺冷凍機１７０ａの冷凍能力は、温度が４Ｋである時に１．５Ｗであり、短尺冷凍機１７０ｂの冷凍能力は、温度が４Ｋである時に１Ｗである。また、長尺冷凍機１７０ａおよび短尺冷凍機１７０ｂの各々は、出力を調節可能に構成されている。
【００５５】
真空容器１５０内に位置する部分において、長尺冷凍機１７０ａの長さＬ3は、短尺冷凍機１７０ｂの長さＬ4より長い。図６に示すように、長尺冷凍機１７０ａは、その先端部と伝熱部材１８０の接触部１８２とが接触する長さを有する。図７に示すように、短尺冷凍機１７０ｂは、その先端部と伝熱部材１８０の接触部１８２とが非接触となる長さを有する。
【００５６】
本実施形態においては、伸展部材１９９は、長尺冷凍機１７０ａの先端部に巻き付けられている。伸展部材１９９は、伝熱部材１８０の接触部１８２と長尺冷凍機１７０ａの先端部とが嵌合する際に伸展し、接触部１８２と長尺冷凍機１７０ａの先端部との間を埋める。
【００５７】
上記の構成により、初期冷却において冷凍能力の大きい長尺冷凍機１７０ａを用いて超電導コイル１１０を冷却することによって、初期冷却時間を短縮することができる。また、定常冷却においては冷凍能力の比較的小さい短尺冷凍機１７０ｂを用いることにより、初期冷却後に出荷される超電導マグネット１００のコストを低減することができる。
【００５８】
さらに、長尺冷凍機１７０ａおよび短尺冷凍機１７０ｂの各々は、出力を調節可能に構成されているため、定常冷却においてヒータを用いることなく短尺冷凍機１７０ｂの出力を調節して、ヘリウム槽１２０内の圧力を一定に維持することができる。
【００５９】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１００  超電導マグネット、１１０  超電導コイル、１２０  ヘリウム槽、１３０  液体ヘリウム、１４０  熱シールド、１５０  真空容器、１６０  筒状部、１６１  配管、１６２  バルブ、１６８，１６９  パッキン、１７０  冷凍機本体、１７０ａ  長尺冷凍機、１７０ｂ  短尺冷凍機、１７１  １段目の冷却ステージ、１７２  ２段目の冷却ステージ、１８０  伝熱部材、１８１  接続部、１８２  接触部、１９０，１９２  延設部材、１９１，１９３  ヒータ、１９９  伸展部材
【要約】
冷凍機の先端部を伝熱部材(１８０)の接触部(１８２)に接触させることにより、伝熱部材(１８０)を通じて冷凍機と超電導コイル(１１０)とを熱的に接続して超電導コイル(１１０)を極低温まで冷却する工程(Ｓ１００)と、上記冷却する工程(Ｓ１００)後に、冷凍機の先端部を伝熱部材(１８０)の接触部(１８２)に対して非接触にする工程(Ｓ１１０)と、上記非接触にする工程(Ｓ１１０)後に、ヘリウム槽(１２０)内に液体ヘリウム(１３０)を注入する工程(Ｓ１２０)とを備える。【図１】
0005469782.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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